JPH0475454A - 交流発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する
装置に関し、特に、追加の誘導゛コイルを備えて、複数
種の電圧を発生するようにした交流発電機に関する。

〔従来の技術〕

機械エネルギーを電気エネルギーに変換する機械は、発
電機、交流発電機あるいはダイナモと呼ばれる。

発電機の一般的な物理的原理は、電磁誘導作用である。

導体を電磁場の中で動かすと、導体中に電流が発生もし
くは誘導される。　発電機あるいは交流発電機は、コイ
ルを設けた電磁石であるフィールドと、電磁場の磁力線
を切って発電機に電流を誘導する導体を支持する構造物
であるアマチュアとの、２つの基本ユニットからなる。

アマチュアは、通常、軟鉄板を積層したコアの周囲に、
コイルの導線を巻回したものである。簡単な発電機では
、アマチュアの回転方向に応じて、交番変化する電流を
発生する。高電圧を発生させる場合、回転式アマチュア
は、集電ブラシと集電リングとの間に火花が発生して、
短絡の原因となる故障を生じることがあるため、実用的
でない。

したがって、従来の交流発電機は、アマチュアを固定し
、その中で、複数個の磁石からなるローターを回転させ
るようにしてある。この場合は、アマチュアの導体では
なく、磁界の方が動くことになる。

従来の交流発電機から生じる電流は、極値まで上昇して
、ゼロ値に下降し、マイナス側の極値に下降し、再度、
ゼロ値に上昇するように交番して変化する。この交番は
、装置の設計周波数に基ついて、毎秒ごとに複数回行わ
れる。この電流は、周知の単相交流である。

アマチュアに、２組の捲線を互いに直角に装着し、それ
ぞれ別の出力線に接続すると、一方の波がゼロ値になる
ときに、他方の波が極値になる２種の電流波を発生する
。この電流は、２相交流と呼ばれる。

アマチュアの捲線を３組とすると、３相交流として知ら
れる三重波の電流が発生する。アマチュアの捲線の組数
を増加させれば、さらに多相の電流を得ることができる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような従来の交流発電機は、各種の産業分野に
おける電力源として利用されている。しかし、従来の交
流発電機は、重量と寸法が大きくて、使用面で制限かあ
る。

本発明は、この問題点を解決するための、従来の交流発
電機と同じ寸法で、より大きい電力量を発生する交流発
電機を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、多種類の電圧値を同時に発生し得
る交流発電機を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、同じ重量と寸法の従来の交
流発電機に比して、より高圧の電流を発生し得る交流発
電機を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、次のとおりに構
成されている。

中空円筒形のケース（１２）と、 ケース（１２）内に取付けられ、複数個の電極歯（２６
）を内方へ向けて半径方向に突設した外側コア（２４）
と、 外側コア（２４）の各電極歯（２６）に捲回されて、コ
イル（２８）を形成する導線と、 １個又は複数個の外側コア（２４）のコイル（２８）に
接続されて、コイル（２８）に誘導された電流を導通す
るように、ケース（１２）の外へ延びる少な（とも１個
の電線（３０）と、 中空円筒形をなし、ケース（１２）内の外側コア（２４
）の内方に、ケース（１２）と同軸に回転可能に設けら
れ、かつ、複数個の磁石（３４）を備えており、各磁石
（３４）の一方の磁界を外側へ指向させるとともに、他
方の磁界を内側に指向させてあるローター　（３２）と
、 ケース（１２）に接続されるとともに、ローター（３２
）の内側に取付けられ、かつ複数個の電極歯（７０）を
外方へ向けて半径方向に突設した内側コア（６８）と、 内側コア（６８）の各電極歯（７０）に捲回されて、コ
イル（７２）を形成する導線と、 １個又は複数個の内側コア（６８）のコイル（７２）に
接続されて、コイル（７２）に誘導された電流を導通す
るよう′に、ケース（１２）の外へ延びる少なくとも１
本の電線（７４）と、 ローター（３２）に接続されてローター（３２）を回転
させるようになっており、かつ各磁石（３４）の磁界が
各コイル（２８’）（７２）を切ることにより、内側及
び外側コア（６８）（２４）のコイル（７２）（２８）
に、誘導電流を発生させる手段とを備える交流発電機。

この場合、内側コア（６８）を、中空のほぼ円筒形とす
ることが望ましい。

内側コア（６８）のコイル（７２）を、ローター（３２
）が回転したときに、外側コア（２４）とは異なる電圧
値を出力するように、電極歯（７０）に捲回するのがよ
い。

磁石（３４）は、電磁石とすることが望ましい。

電磁石を使用する場合、ローター（３２）に装着されて
、ローター（３２）とともに回転し、かつ、互いに絶縁
されている第１及び第２の給電リング（６４）（６６）
を備え、第１及び第２の給電リング（６４）（６６）を
磁石（３４）に接続し、直流電流を供給して磁界を発生
させるようにし、ケース（１２）に１対の給電ブラシ（
６７）を取付け、第１の給電ブラシを第１の給電リング
（６４）に、第２の給電ブラシを第２の給電ブラシ（６
６）に、電気的に接触させ、各給電ブラシ（６７）を直
流電源に接続して、ローター（３２）が回転する際に、
給電リング（６４）　（６６）を介して磁石（３４）に
電流を供給すればよい。

また本発明は、外側コア（２４）に、内方へ向けて半径
方向に突設して、中空円筒形とした複数個の電極歯（２
６）を設け、 外側コア（２４）の各電極歯（２６）に、導線をコイル
（２８）を形成させるように捲回し、 少なくとも１本の電線（３０）を、１個又は複数個の外
側コア（２４）のコイル（２８）に接続し、外側コア（
２４）から延びて、コイル（２８）に誘導された電流を
外側コア（２４）から導くようにし、 複数個の磁石（３４）で形成した中空円筒形のローター
（３２）を、ケース（１２）内に回転可能として、外側
コア（２４）の内方に、ケース（１２）と同軸に設け、
各磁石（３４）の一方の磁界を外方に指向させ、かつ他
方の磁界を内方へ指向させ、 外方へ向けて複数個の電極歯（７０）を突設した内側コ
ア（６８）を、外側コア（２４）に接続してローター（
３２）の内方に取付け、 内側コア（６８）の各電極歯（７０）に、導線をコイル
（７２）を形成させて捲回し、 少なくとも１本の電線（７４）を、１個又は複数個の内
側コア（６８）のコイル（７２）に接続し、内側コア（
６８）から延伸して、内側コア（６８）のコイル（７２
）に誘導された電流を、内側コア（６８）から導電し、
かつ、 ローター（３２）に接続されて、ローターを回転駆動し
、内側及び外側コア（２４）　（６８）のコイル（２８
）（７２）により磁石（３゛４）の磁界を切らせて、コ
イル（２８）　（７２）に誘導電流を発生させる駆動手
段（１６）を設けてなるものとしてもよい。

〔作　用〕

それぞれ複数個の電極歯（２６）（７０）にコイル（２
８）（７２）を捲回した外側コア（２４）と内側コア（
６８）との間に、ＮＳの磁極を半径方向にとした中空円
筒形のローター（３２）を、１対のコアと同軸に回転可
能に設け、回転駆動することにより、２組のコアのコイ
ル（２ｇ）　（７２）に、それぞれ交流電流を誘導し、
各コイル（２８）（７２）に接続した電線（３０）（７
４）を介して出力させ、１個の発電機をもって、２種の
異なる交流電流を得る。

〔実施例〕

図面は、本発明の交流発電機を示すもので、第１図は、
外観斜視図、第２図は、第１図の２−２線における断面
図、第３図は、各構成部材を示す拡散分解斜視図、第４
図は、一端側を拡散分解した第１図の４−４線における
断面図である。これらの図において、同じ部品には同一
符号を付して示してある。

第１図において、符号（ｌＯ）で示す本発明の交流発電
機は、基台（１４）上に装着された、はぼ円筒形のケー
ス（１２）を備えている。ケース（１２）の前端部（１
８）にブリー（１６）を取付け、ケース（１２）の後端
側（２２）に後面板（２０）を取付けである。

第２図から第４図に示すように、ケース（１２）の中に
は、円筒形の軟鉄のコア（２４）を設けである。

コア（２４）は、従来の交流発電機と同じように、複数
個の電極歯（２６）を、内方へ向けて半径方向に突設し
たものである。

電極歯（２６）には、従来と同じように、第２図示のよ
うに導線コイル（２８）を捲回してある。導線コイル（
２８）に電線（３０）を接続し、後面板（２０）を通し
て延ばし、コア（２４）の導線コイル（２８）に誘導さ
れた電流を取り出すようにしてある。

ローター（３２）は、従来の交流発電機と同様に、複数
個の細長い磁石（３４）で形成してある。各磁石（３４
）は、第３図に示すように、円筒状の空洞を形成し、平
行に間隔をあけて、かつ、外周面の磁極の極性を交互に
配置してある。

磁石（３４）は、永久磁石でもよいが、電磁石を使用す
ることが望ましい。その手段については、後述する。磁
石（３４）は、環状をなす１対の軸受板（３６）及び（
３８）の間に装着してある。

第３図及び第４図は、装置の各部材を詳細に示すために
、交流発電機の前端部を拡散分解して示してある。

環状をなす前端側の軸受板（３６）は、その後面を直接
に磁石（３４）に装着してある。軸受板（３６）の前面
には、第４図に示すように、内側の円形フランジ（４０
）及び外側の円形フランジ（４２）を、前面に向けて形
成してある。フランジ（４０）及び（４２）は、第３図
の軸受板（３６）に示すように、内側ベアリング（４４
）及び外側ベアリング（４６）を収容している。

交流発電機の前端側に、ローター（３２）を保持するた
めの、内側取付リング（４８）及び外側取付リング（５
０）を設けである。

内側取付リング（４８）の後面側の外周縁には、内側ベ
アリング（４４）と対向する円形フランジ（５２）を形
成してある。外側取付リング（５０）の後面側の内周縁
には、外側ベアリング（４６）と対向する円形フランジ
（５４）を形成してある。

外側取付リング（５０）及び外函（１２）の孔を通して
、複数本のボルト（５６）　（第４図参照）を後面板（
２０）に挿入し、全ユニットを一体に組み立てである。

同様に、ボルト（５８）を、内側取付リング（４８）の
孔と、後段で説明する内側コアの孔と、後端側の内側取
付リング（６２）とを通して、後面板（２０）に挿入し
てある。

ローター（３２）の後端側にも、同様の部材、すなわち
、後端側の外側取付リング（６０）及び内側取付リング
（６２）と、内外の取付リングのフランジと後端側軸受
板（３８）のフランジとの間に設けた内側及び外側ベア
リング（４４）及び（４６）とを備えている。

さらに、第４図に示すように、内側及び外側の導電性の
給電リング（６４）及び（６６）を、後端側の軸受板（
３８）の後面に設けである。給電リング（６４）と（６
６）とは、互いに電気的に絶縁してあり、磁石（３４）
の内面及び外面に交互に接続してある。この場合、一方
の給電リングに直流電流を供給し、他方の給電リングか
ら帰還させて、磁石（３４）の磁極ごとに交番変化する
電磁場を形成するようにしてある。

隣接する２個の磁石の外周面の極性を異ならせてあり、
各磁石（３４）は、その外周面に一種類の極性を得るよ
うに結線してある。同様に、各磁石（３４）の内周面の
極性も、隣接する２個の磁石（３４）の内周面の極性を
異ならせである。そのため、磁石（３４）か回転すると
、外側コア（２４）及び内側コア（６８）の導線コイル
（２８）と（７２）とに、それぞれ交流電流か誘導され
る。

磁石（３４）は、後面板（２０）の内部に取付けられ、
それぞれ給電リング（６４）と（６６）とに接触してい
る一対の給電ブラシ（６７）を介して励磁される。

従来の交流発電機では、ケース内に延びる１個の軸にロ
ーター（３２）を接続してあり、ローターをコア（２４
）の中で回転させて、電流を発生させているが、本発明
では、この部分に、中空の円筒形をなす第２の軟鉄のコ
ア（６８）を設けである。

内側コア（６８）は、第４図に示すように、ローター　
（３２）の中に装着してある。内側コア（６８）は、外
側コア（２４）と同様に、複数個の電極歯（７０）を外
方へ向けて半径方向に突設し、第２図に示すように、導
線（７２）をコイル状に捲回してある。

このように構成すると、磁石（３４）の内側へ向く磁極
は、導線コイル（７２）によって切られる磁界を形成し
、磁石（３４）の外側へ向く磁極は、導線コイル（２８
）によって切られる磁界を形成する。交流発電機の内部
を中空にして、装置の全重量を軽減してある。

内側コアのコイル導線（７２）から、外側コアと同様に
、電線（７４）を後面板（２０）を通して、交流発電機
の外部へ引き出してある（第２図及び第４図参照）。

第３図及び第４図に示すように、前面側軸受板（３６）
のブリー（１６）を設け、ローター（３２）を内側取付
リング（５２）と外側取付リング（５４）との間に、隙
間を設けて保持してある。ブリー（１６）と駆動源とに
ベルトを架装して、ローター（３２）を所要速度で回転
駆動するようにしてある。

上述の説明は、図示の実施例に関するものであるが、本
発明は、上述の内容に限定されるものではなく、「特許
請求の範囲」に含まれる各種の変形、応用及び追加を含
むものである。

たとえば、内側コア（６８）と外側コア（２４）とに捲
回した導線（７２）と（２８）とを、種々の異なった構
成のコイルとして、１個の交流発電機から多種類の電圧
値を同時に発生させることもできる。

内側コア（７２）と外側コア（２８）で発生する電圧値
を加算して、単一の超高電圧を得るように、コイル（７
２）と（２８）を構成してもよい。

ローター（３２）を回転可能に支持するためのベアリン
グ（４４）　（４６）は、同種の他の構成をもって置換
することができる。

すなわち、本発明は、少なくとも前述した目的を達成し
得るすべての手段を含むものとして、理解されるべきで
ある。

〔発明の効果〕

（１）１個の交流発電機に、外側コア（２８）と内側コ
ア（７２）とを同軸に配置し、その間に磁石（３４）を
設置して回転させることにより、２種類の異なった交流
電流を出力させることができる。

（２）２種類の出力を加算して、超高圧の交流電流を得
ることもできる。この場合、同じ超高圧を出力する従来
の交流発電機に比して、小型で軽量の装置とすることが
できる。

（３）小型化され、かつ中空構造としてあるため、重量
をより軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の交流発電機の外観を示す斜視図、 第２図は、第１図２−２線における断面図、第３図は、
交流発電機の各構成部材を示す拡散分解斜視図、 第４図は、第１図４−４線における断面図で、一端側を
拡散分解して示す図である。 （１０）交流発電機　　　　（１２）ケース（１４）基
台　　　　　　　（１６）ブリー（２０）後面板　　　
　　　（２４）外側コア（２６）電極歯　　　　　　（
２８）外側コイル（３０）電線　　　　　　　（３２）
ローター（３４）磁石 （３６）前端側軸受板　　　（３８）後端側軸受板（４
０）内側フランジ　　　（４２）外側フランジ（４４）
内側ベアリング　　（４６）外側ベアリング（４８）内
側取付リング　　（５０）外側取付リング（５２）フラ
ンジ　　　　　（５４）フランジ（５６）ボルト　　　
　　　（５８）ボルト（６０）後端側外側取付 （６２）後端側内側取付 （６４）　（６６）給電リング （６８）内側コア （７２）内側コイル